基于PST框架的智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析

田建林 崔亞強(qiáng) 余淇 王春艷 殷婕

摘要：智慧教學(xué)環(huán)境在助推智慧教育落地實(shí)踐與規(guī)?；l(fā)展方面發(fā)揮了重要作用，然而關(guān)于智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效的研究較為缺乏。基于此，作者結(jié)合“建設(shè)效果”和“應(yīng)用效果”兩大維度，從宏觀建設(shè)到微觀應(yīng)用，基于PST框架全面開展智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析，以期為高校智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)實(shí)踐與應(yīng)用評估提供指導(dǎo)意見，促進(jìn)教師的適應(yīng)性教學(xué)和學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：PST框架；智慧教學(xué)環(huán)境；成效分析

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）09-0109-04

引言

智慧教學(xué)環(huán)境是當(dāng)前國內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一，它為課堂教學(xué)帶來新的機(jī)遇與變革，同時伴隨著新興技術(shù)（如云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等）下沉應(yīng)用。目前，智慧教學(xué)環(huán)境的研究領(lǐng)域主要集中在基礎(chǔ)理論、設(shè)計研究以及應(yīng)用研究三個方面，如建設(shè)理念[1]、物理空間設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)支撐、建設(shè)類型[2]、教學(xué)應(yīng)用模式等，已出現(xiàn)了一部分成功且典型的高校案例。[3]

然而，關(guān)于智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析的研究卻較少。考慮到評價指標(biāo)體系構(gòu)建是一個全面且系統(tǒng)的工程，早期可供參考與研究的第一手案例不多，無法大規(guī)模開展，所以筆者結(jié)合所在高?；A(chǔ)設(shè)施已具一定規(guī)模、教師教學(xué)逐步形成常態(tài)的實(shí)際情況，在已有研究的基礎(chǔ)上，通過梳理智慧教學(xué)環(huán)境科學(xué)建設(shè)路徑與教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用模式，嘗試從“建設(shè)效果”和“應(yīng)用效果”兩大維度入手，涵蓋宏觀和微觀兩個層次，全面開展智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析，以期為高校智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)實(shí)踐與應(yīng)用評估提供指導(dǎo)意見。

PST框架介紹

PST框架[4]由澳大利亞昆士蘭大學(xué)David Radcliffe教授提出，主要用于評估學(xué)習(xí)空間的設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用，他認(rèn)為設(shè)計或者評估學(xué)習(xí)空間應(yīng)該從教學(xué)法（Pedagogy）、學(xué)習(xí)空間（Space）和信息技術(shù)（Technology）三要素出發(fā)，這三者缺一不可、互相聯(lián)系、互相制約。

其中，“學(xué)習(xí)空間”和“信息技術(shù)”均是以支持和促進(jìn)相應(yīng)的“教學(xué)法”為核心目的，空間建設(shè)需要嵌入相關(guān)信息技術(shù)才能擴(kuò)展物理功能，而信息技術(shù)應(yīng)用也需要充分嵌入到空間中才可以發(fā)揮更好的作用。PST框架模型體現(xiàn)了三要素的迭代循環(huán)關(guān)系，研究者無論從哪個要素開始考慮空間設(shè)計與評估，均要關(guān)注剩余二者對其的影響和支持作用。

筆者借鑒當(dāng)前國內(nèi)外對智慧教學(xué)環(huán)境研究的最新成果，并通過對所在高校建設(shè)應(yīng)用情況的梳理，圍繞“教學(xué)法—空間—技術(shù)”（PST）框架，開展了智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析，最終促進(jìn)教師的適應(yīng)性教學(xué)和學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。在宏觀層面，從建設(shè)者的角度考量智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)類型、數(shù)量是否滿足常態(tài)化教學(xué)需求，在微觀層面，從教師/學(xué)生角度考量智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用是否滿足個性化教學(xué)需求。

智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析

1.智慧教學(xué)環(huán)境宏觀建設(shè)成效分析

目前，智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)類型主要有8種，包括靈活多變的研討教室、網(wǎng)絡(luò)互動教室、手機(jī)互動教室、遠(yuǎn)程互動教室、多視窗互動教室、多屏研討互動教室、專用研討教室、智能階梯教室等，無論是對深度體驗式、小組協(xié)作式、互動反饋式、跨區(qū)域協(xié)作式，還是對操作指導(dǎo)式課堂，均達(dá)到一定覆蓋程度。從實(shí)際使用情況來看，目前智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)類型廣泛，基本上可以滿足自身的教學(xué)需求。同時，通過調(diào)研筆者了解到目前智慧教學(xué)環(huán)境在使用體驗方面還有提升空間，如受限于網(wǎng)絡(luò)傳輸屏障，教學(xué)大視頻資源無法及時獲得、大規(guī)模直錄播遠(yuǎn)程教學(xué)無法開展、師生及時性智能交互體驗不佳、AR/VR移動端應(yīng)用存在卡頓等?；诖?，在下一步智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃中，將重點(diǎn)引入5G技術(shù)，借由其高傳輸率、低網(wǎng)絡(luò)延時和低消耗等特點(diǎn)，為智慧教學(xué)環(huán)境新型構(gòu)建和智能教學(xué)模式實(shí)施提供技術(shù)通信基礎(chǔ)，具體典型的教學(xué)應(yīng)用場景可以體現(xiàn)在高清互動智慧課堂、沉浸式課堂教學(xué)、精準(zhǔn)化個性教學(xué)[5]等方面。另外，在音視頻已成為教室建設(shè)常態(tài)化需求的基礎(chǔ)上，針對遠(yuǎn)程代入感不強(qiáng)的問題，后續(xù)結(jié)合5G+VR技術(shù)，基于教育科學(xué)和大腦認(rèn)知規(guī)律，打造智能全景教室開展360度實(shí)景教學(xué)，通過大場景的視覺革命重塑教室形態(tài)，助力構(gòu)建信息化教育新態(tài)勢。

2.智慧教學(xué)環(huán)境微觀應(yīng)用成效分析

（1）學(xué)習(xí)空間

筆者圍繞學(xué)習(xí)空間，通過物理環(huán)境和座位布局來了解智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效。

在物理環(huán)境維度，考慮到教室環(huán)境因素（特別是顏色、聲音等）對教師和學(xué)生身心活動的直接影響，筆者所在高校在設(shè)計上主要依托唐納德·諾曼的情感化設(shè)計理論[6]，根據(jù)“本能層-行為層-反思層”理論來指導(dǎo)智慧教學(xué)環(huán)境設(shè)計，應(yīng)用效果良好。具體體現(xiàn)如下：

第一，在本能層上著重探討視覺所產(chǎn)生的第一感覺，即要求教室墻壁、窗簾、地板、桌椅、門窗等色彩搭配協(xié)調(diào)平衡，純度低、明度高，讓師生產(chǎn)生較好的第一印象；在教學(xué)公共區(qū)域通過隔斷方式同步設(shè)立私秘、半私秘學(xué)習(xí)區(qū)域，保障日常學(xué)習(xí)或師生交流中的安全感。

第二，在行為層的設(shè)計上注重智慧教學(xué)環(huán)境的功能性、易用性，設(shè)計上以學(xué)習(xí)者為主體，構(gòu)建適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，能讓人與其和諧共處。例如，根據(jù)特色學(xué)科設(shè)計高度可調(diào)節(jié)、形狀可拼接、位置可旋轉(zhuǎn)的舒適變型桌椅；根據(jù)室內(nèi)人數(shù)配備亮度可自控、溫度自適應(yīng)的智能管控系統(tǒng)；讓新興技術(shù)下沉應(yīng)用成為標(biāo)配，云服務(wù)、智能教學(xué)分析系統(tǒng)、多種交互式設(shè)備隨手可得。

第三，在反思層方面注重讓智慧教學(xué)環(huán)境來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)情感，產(chǎn)生學(xué)科共鳴，幫助學(xué)生形成學(xué)科自豪感，如根據(jù)工科、文科等不同學(xué)科設(shè)計風(fēng)格迥然不同的教室，另外根據(jù)教學(xué)活動設(shè)計不同的功能教室等。

在座位布局維度，通過精心設(shè)計、科學(xué)布局課桌椅來培養(yǎng)學(xué)生交流溝通、合作團(tuán)結(jié)、思維創(chuàng)造等能力。在智慧教室SMART概念模型中，“環(huán)境管理（M-manageable）”作為五維之一，主要強(qiáng)調(diào)智慧教室環(huán)境布局的多樣性和智能管理便捷性，目的是想讓靈活的教室布局更好地促進(jìn)多種教學(xué)活動的開展。筆者所在高校在“活動桌椅”“有效間距”方面做了相關(guān)嘗試。第一，活動桌椅，可組合可旋轉(zhuǎn)，便于教師按需設(shè)計課堂形態(tài)。按照平等化、靈活性、開放式、多樣化的教室布局原則，教師可自定義U形模式、T形模式、O形模式等。大型階梯教室則采用一階兩排，搭配360°旋轉(zhuǎn)座椅，同步支持大班授課和小組研討。第二，智慧教學(xué)環(huán)境間距設(shè)計因“室”而異。根據(jù)美國空間關(guān)系學(xué)家愛德華·霍爾博士的空間親密關(guān)系論，智慧教學(xué)環(huán)境在桌椅布局上，充分參考私人距離（1.2m）和社交距離（3.6m）界限。例如，根據(jù)教室功能類型的不同，靈活調(diào)整智能教室里小組研討的有效空間距離，在以教師為中心3.6m的范圍內(nèi)開展，組內(nèi)討論桌的最大直徑在1.2m左右，以保障師生互動交流的效果，提升教學(xué)活動的舒適度。同時在保證有效距離的基礎(chǔ)上，預(yù)留教師“移動路徑”[7]，便于教師“從學(xué)生中來，進(jìn)學(xué)生中去”開展師生討論與交流。

（2）信息技術(shù)

圍繞信息技術(shù)，筆者從設(shè)備獲取、資源獲取及內(nèi)容呈現(xiàn)三方面進(jìn)行智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用成效分析。

第一，智慧教學(xué)環(huán)境在軟硬件設(shè)備獲取、使用方面要方便，主要體現(xiàn)在教學(xué)擴(kuò)聲、屏幕顯示、教學(xué)互動三個方面。在教學(xué)擴(kuò)聲方面，在教室上方采用吊麥非侵入式進(jìn)行擴(kuò)聲，在使用便捷的同時保證聽音效果。[8]在屏幕內(nèi)容顯示方面，教師可根據(jù)教學(xué)設(shè)計自行選擇相關(guān)類型功能教室，其中單屏類教室為常規(guī)類型智能教室，雙屏類教室比較適合對比呈現(xiàn)，多屏類教室則適合小組研討式教學(xué)。在教學(xué)互動方面，引入手機(jī)互動軟件，支持自帶設(shè)備（BYOD）。另外，“去APP化”也是目前智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)的理念之一，考慮到早期建設(shè)中互動軟件均是以APP控制實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，容易導(dǎo)致APP種類較多、存儲空間占用較大、賬密繁多、需求割裂等問題，則可以通過統(tǒng)一身份認(rèn)證實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口對接，將多類APP統(tǒng)一入口、數(shù)據(jù)共享，提升師生使用體驗。

第二，教學(xué)資源獲取便利。一方面得益于良好的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，即教學(xué)樓、圖書館、行政樓無線網(wǎng)絡(luò)高密度覆蓋，達(dá)到有線網(wǎng)絡(luò)千兆到桌面、骨干鏈路達(dá)萬兆。另一方面注重優(yōu)質(zhì)資源匯聚，智慧教學(xué)環(huán)境支持校內(nèi)優(yōu)質(zhì)課程資源常態(tài)化錄播自動入庫，滿足教師就知識點(diǎn)進(jìn)行切片、重組、關(guān)聯(lián)等操作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源再生成。同時，智慧教學(xué)環(huán)境通過精細(xì)化整合實(shí)現(xiàn)多平臺公有慕課資源的多源匯聚，以此解決教學(xué)資源割裂問題。

第三，在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方面，智慧教學(xué)環(huán)境要達(dá)到內(nèi)容呈現(xiàn)清晰可見且符合學(xué)生認(rèn)知的特點(diǎn)。智慧教學(xué)環(huán)境中的多視窗互動教室的設(shè)計采用特殊投影大屏，教師根據(jù)教學(xué)需要可同時對多個教學(xué)資源進(jìn)行展示、對比，資源信號類型包括圖文信號、音視頻信號等，便于高難度復(fù)雜問題同一時間得到全方位展示，更有利于學(xué)生對知識的信息加工。例如，醫(yī)學(xué)類課程可以對某一器官的多面解剖圖和立體效果進(jìn)行多維度展示，也可對比呈現(xiàn)病變前后細(xì)胞、組織、器官形態(tài)；藝術(shù)、建筑類課程則可將平面設(shè)計效果與立體成品同屏呈現(xiàn)或?qū)Ρ?，最終促進(jìn)學(xué)生有意義的學(xué)習(xí)。

（3）教學(xué)法

在教學(xué)法績效層面，筆者通過課堂交互活動來考察智慧教學(xué)環(huán)境對教學(xué)的支撐應(yīng)用。課堂交互活動涉及的“人人交互”“人機(jī)交互”“教師引導(dǎo)”“學(xué)習(xí)支撐”四大部分均離不開相應(yīng)系統(tǒng)支撐。

第一，通過互動系統(tǒng)中“隨機(jī)挑人”“指定作答”“隨機(jī)搶答”等功能形成特定師生交流路徑，提升課堂活躍程度，保障學(xué)生的參與感、現(xiàn)場感，高效開展師生互動和生生互動。第二，通過系統(tǒng)隨堂測驗、隨機(jī)出題、詞云反饋等方式最大程度擴(kuò)展課堂參與范圍與程度，保障每個學(xué)生參與，實(shí)現(xiàn)課堂環(huán)境民主平。第三，通過系統(tǒng)開展翻轉(zhuǎn)設(shè)計、小組研討、課堂辯論等多種模式，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作與探究，多層次實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)。

總結(jié)與思考

1.結(jié)合教育新基建理念，助推智慧教學(xué)環(huán)境再升級

目前，通過一定的信息化手段和基礎(chǔ)互動，課堂教學(xué)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了從沉寂（Sclience）、回答（Answer）走向?qū)υ挘―ialogue）甚至批判（Critical）。然而按照教育新基建理念，智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)要“促進(jìn)教育數(shù)據(jù)應(yīng)用”“提升教育發(fā)展動態(tài)監(jiān)測能力，提升數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性，強(qiáng)化精準(zhǔn)趨勢分析能力……支撐科學(xué)決策”[9]，因此后續(xù)智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)應(yīng)注重教育數(shù)據(jù)價值，通過課程地圖、知識圖譜等方式為不同學(xué)科、不同內(nèi)容提供個性化的模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)變現(xiàn)。

2.智慧教學(xué)環(huán)境跨越實(shí)體虛擬雙空間，應(yīng)用范疇注重雙場域

智慧教學(xué)環(huán)境不僅僅涵蓋教室實(shí)體空間，同時應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)虛擬空間，形成虛實(shí)融合的開放教育新生態(tài)。隨著新基礎(chǔ)通信技術(shù)、視覺沉浸技術(shù)以及人機(jī)交互技術(shù)的深入應(yīng)用，智慧教學(xué)環(huán)境研究范疇也將進(jìn)一步拓展，對其的應(yīng)用成效分析也隨之延伸到實(shí)體和虛擬兩個場域，因此，如何開展有效的雙場域應(yīng)用是后續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。

3.智慧教學(xué)環(huán)境維保能力評估不容忽視

考慮到系統(tǒng)、平臺、設(shè)備等自身存在生命周期，加之技術(shù)進(jìn)步、需求提升以及網(wǎng)絡(luò)安全新要求等，智慧教學(xué)環(huán)境維保能力評估作為其應(yīng)用成效支持的一大部分也不可或缺。雖然智慧教學(xué)環(huán)境在管控方面已逐步實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程巡檢等[10]功能，但是運(yùn)維服務(wù)能否持續(xù)投入則是評價其維保能力強(qiáng)弱的指針之一。只有提供長期而優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體系，獲取師生信任，進(jìn)而促進(jìn)智慧教學(xué)環(huán)境的深化應(yīng)用，才能從真正意義上促進(jìn)智慧教育落地生根。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔亞強(qiáng)，甘啟宏，王春艷.高校智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)與運(yùn)行機(jī)制思考[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2020（03）：95-100.

[2]黎生，余淇，田建林.高校智能教室建設(shè)初探——以四川大學(xué)“智慧教學(xué)環(huán)境”建設(shè)為例[J].中國信息技術(shù)教育，2020（Z4）：182-184.

[3]余淇.高校智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)用提升的思考與建議[J].軟件導(dǎo)刊，2018（11）：43-45.

[4]Radcliffe，D.. A Pedagogy-space-technology（PST）Framework for Designing and Evaluating Learning Places[C]//Learning Spaces in Higher Education：Positive Outcomes by Design. Proceedings of the Next Generation Learning Spaces 2008 Colloquium，University of Queensland，Brisbane，2009：11-16.

[5]王心彤，胡衛(wèi)星，孫雅利，等.5G典型教學(xué)應(yīng)用場景及其分析[J].中國教育信息化，2021（18）：88-91.

[6]唐納德·諾曼.情感化設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[7]Fredric H Jones.Tools for Teaching：Discipline，Instruction， Motivation[M].CA：Fredric H. Jones Associates，2000.

[8]崔亞強(qiáng)，甘啟宏.教學(xué)擴(kuò)聲的理論與實(shí)踐探索[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019（04）：82-87.

[9]中華人民共和國教育部.關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見[EB/OL].（2021-07-08）[2022-05-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202107/t20210720_545783.html.

[10]黎生，田建林，余淇.高校智能教室建設(shè)新需求分析——以四川大學(xué)為例[J].中國教育信息化.2020（21）：90-93.

作者簡介：田建林（1986—），女，四川大學(xué)信息化建設(shè)與管理辦公室助理研究員，碩士，研究方向為智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建、高校信息化教學(xué)平臺有效性、教學(xué)模式等。

本文為2019年四川省高等學(xué)校人文社會科學(xué)重點(diǎn)研究基地·四川省教育信息化應(yīng)用與發(fā)展研究中心項目“智能教室建設(shè)路徑探析與效果實(shí)證研究”（編號：JYXX19-002）；2020年四川省教育信息技術(shù)研究“十三五”規(guī)劃課題“智慧教學(xué)環(huán)境評價體系初探”（編號：川教館﹝2020﹞60019）；四川省2021-2023年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項目“知識圖譜驅(qū)動的跨學(xué)科交叉融合人才培養(yǎng)模式研究”（JG2021-35）階段性成果。